Conversão de unidades de massa

O que é a massa?

A massa é a grandeza física relacionada à resistência que um objeto oferece à mudança de seu estado de movimento, ou seja, à inércia. Na mecânica clássica, a relação entre a força resultante aplicada a um objeto e a aceleração produzida se expressa pela igualdade F = m·a.

Ao aplicar a mesma força, um objeto com maior massa adquire uma aceleração menor. Por isso a massa não expressa apenas, em sentido cotidiano, a quantidade de matéria contida em um objeto, mas desempenha um papel fundamental nas equações do movimento.

A massa é uma grandeza escalar. Não tem direção e seu símbolo dimensional básico no sistema SI é a letra M.

A diferença entre massa e peso

Massa e peso não são a mesma grandeza física. A massa é uma propriedade do objeto e se expressa em quilogramas. O peso, por outro lado, é a força que o objeto sofre em um campo gravitacional e se mede em newtons.

A relação simplificada do peso se escreve W = m·g, onde W representa a força peso, m a massa e g a aceleração da gravidade local.

A massa de um objeto permanece aproximadamente igual na Terra e na Lua; no entanto, seu peso varia porque a aceleração da gravidade local é diferente. Por isso, no uso científico, o quilograma é uma unidade de massa e não de peso.

Na linguagem cotidiana, como o resultado de pesar algo é expresso em quilogramas, as palavras 'peso' e 'massa' costumam ser usadas indistintamente. O instrumento de medição na verdade detecta o efeito de uma força, mas é calibrado para mostrar o resultado em unidade de massa.

Para mais informações sobre a unidade Quilograma, consulte a página de informações de Quilograma.

Por que o quilograma é a unidade básica do SI para massa?

No Sistema Internacional de Unidades, a unidade básica de massa é o quilograma. Entre as unidades básicas do SI, o quilograma é a única cujo nome inclui um prefixo.

A palavra grama desempenhou historicamente um papel importante nas primeiras definições de massa do sistema métrico. Mas ao se estabelecerem os padrões práticos, o quilograma se tornou a referência fundamental.

Atualmente, o quilograma não é mais definido pela massa de um cilindro metálico físico, mas a partir do valor numérico fixado da constante de Planck. A relação dessa definição com a balança de Kibble e as medições elétricas é examinada em detalhe na página de informações dedicada ao quilograma.

As unidades métricas de massa

As unidades métricas de massa são construídas a partir do quilograma, do grama e dos prefixos do SI que se acrescentam a eles. Um grama equivale a 0,001 quilograma, um miligrama a 0,001 grama e um micrograma a 0,001 miligrama.

Para massas grandes, usa-se a tonelada. Uma tonelada métrica equivale exatamente a 1000 quilogramas. O símbolo da tonelada, cujo uso junto ao SI é aceito, é a letra minúscula t.

A unidade adequada é escolhida conforme a magnitude da massa medida. A massa de uma pessoa ou de um produto pode ser expressa em quilogramas, o conteúdo de um alimento em gramas, o princípio ativo de um medicamento em miligramas ou microgramas, e a carga de um veículo em toneladas.

A relação entre libra, onça e quilograma

A libra e a onça são unidades de massa usadas nos sistemas de medida tradicionais britânico e norte-americano. A libra avoirdupois internacional equivale exatamente a 0,45359237 quilograma.

Uma libra avoirdupois se divide em 16 onças. Portanto, uma onça equivale exatamente a 0,028349523125 quilograma, ou 28,349523125 gramas.

A libra usada para massa e a libra-força (pound-force), uma unidade de força, são grandezas diferentes. A libra expressa uma massa, e a libra-força, uma força. Em cálculos técnicos, os símbolos lb e lbf não devem ser confundidos.

Como se mede a massa?

Para medir a massa podem ser usadas balanças de dois pratos, balanças eletrônicas, balanças analíticas, células de carga e diversos sistemas de pesagem industrial de diferentes capacidades.

As balanças comparativas comparam a massa desconhecida com massas padrão rastreáveis. Nas balanças eletrônicas, as células de carga convertem a força aplicada em um sinal elétrico.

Em medições de alta precisão, podem ser considerados fatores como o empuxo do ar, a aceleração da gravidade local, a temperatura, a umidade, as vibrações, os efeitos eletrostáticos e a densidade da massa padrão.

A vinculação dos padrões de massa com os sistemas de medição nacionais e internacionais é chamada de rastreabilidade metrológica. A cadeia de calibração permite comparar medições realizadas em diferentes laboratórios e empresas.

A relação entre densidade, volume e massa

Entre massa, densidade e volume existe a relação m = ρ·V. Aqui, m representa a massa, ρ a densidade e V o volume.

Para um mesmo volume, a massa de dois materiais distintos pode diferir conforme sua densidade. Por exemplo, para o mesmo volume, aço e água não têm a mesma massa.

No sistema SI, a unidade derivada básica da densidade é o quilograma por metro cúbico. Em aplicações de laboratório também são usadas habitualmente unidades como grama por centímetro cúbico ou grama por mililitro.

A incerteza na medição da massa

Toda medição real carrega certa incerteza. O fato de uma balança mostrar muitos algarismos na tela não significa que todos esses algarismos sejam conhecidos com a mesma precisão.

A resolução do instrumento, a repetibilidade, a não linearidade, o padrão de calibração, as condições ambientais e o método do usuário podem contribuir para a incerteza da medição de massa.

Em trabalhos científicos e industriais, o resultado de uma medição deve ser avaliado junto com a unidade adequada, o número de algarismos significativos e a informação sobre a incerteza.

Como escolher a unidade de massa adequada?

Escolher uma unidade compatível com a magnitude do objeto medido torna o resultado mais legível. A massa de uma pessoa pode ser expressa em quilogramas, o princípio ativo de um comprimido em miligramas, e a carga de um caminhão em toneladas.

Para massas muito pequenas, podem ser usadas unidades com prefixo do SI como microgama, nanograma e picograma. Em escala atômica e molecular, unidades específicas como a unidade de massa atômica unificada podem ser mais práticas.

Ao realizar uma conversão de unidades, é preciso verificar não apenas o valor numérico, mas também se a unidade utilizada expressa massa ou força.